近日，我院纪仁杰教授团队博士生王立鑫在电解水制氢电极制备方面取得新进展，相关研究成果《用于高效电解水的电极基体与表面非晶态Ni-Co-Fe LDH催化层的一体化构建策略》（Integrated in-situ construction of electrode matrix and surface amorphousNi-Co-Fe LDH catalytic layer for efficient water splitting）发表在《Journal of Alloys and Compounds》。《Journal of Alloys and Compounds》（中科院二区，IF：6.7）是机械工程、材料科学、能源材料与应用的国际顶级期刊。该论文第一作者为博士研究生王立鑫，通讯作者为纪仁杰教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金和“泰山学者”特聘专家计划等项目的资助。
论文首页
电解水制氢是极具前景的绿色氢能制备技术，阳极析氧反应（OER）四电子动力学迟缓，是电解体系效率瓶颈。贵金属催化剂成本高昂、储量稀少；传统泡沫镍等基底孔道杂乱，高电流下气泡脱附困难、界面传质缓慢，且常规晶态 Ni-Co-Fe层状双氢氧化物（LDH）活性位点不足、长效稳定性差，同时基底骨架与催化层一体化制备的研究较为匮乏，制约电解水工业化应用。因此一体化同步构筑高效枝晶基体与高缺陷非晶催化层，对提升全解水性能意义重大。
NCFDE制备机理
本文提出基体与催化层原位一体化构筑策略：先采用喷射电沉积制备三维 Ni-Co枝晶电极基体（NCDEM），通过调控电解液Ni/Co比例精准控制枝晶垂直取向结构，规整枝晶间隙可加速气泡快速脱附、大幅提升电解液渗透与界面传质能力；再一步水热法在枝晶表面原位生长Ni-Co-Fe LDH纳米片，引入偏硼酸钠（NaBO₂）作为调节剂同步调控刻蚀速率与 Fe³⁺配位环境，实现LDH由晶相向非晶相转变。
电极催化反应机理
最优B2-NCFDE在1 M KOH电解液中，100 mA cm⁻²电流密度下OER过电位仅215.34 mV，塔菲尔斜率低至38.29 mV dec⁻¹；500 mA cm⁻²大电流下可稳定连续运行2000 h，电压衰减极小。机理表征证实该电极遵循晶格氧（LOM）反应路径，非晶结构可降低NiOOH活性相生成电位，加快OER反应动力学。
将优化后的B2-NCFDE同时作为阴、阳极组装对称全解水电解槽，仅需1.822 V槽电压即可达到100 mA cm⁻²的电流密度，同等电压下产氢量优于商用 Pt/C||IrO₂贵金属电解槽；1 A cm⁻²工业级大电流稳定运行600 h，槽电压仅小幅上升0.0625 V，氢氧产气比例接近理论2:1，法拉效率优异。该一体化方案同步完成电极骨架结构优化与非晶催化界面调控，工艺可规模化，为低成本、长寿命工业电解水制氢提供全新设计思路。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.190380
